Investigadores del equipo internacional de Julián Valero y Michael Famulok, de la Universidad de Bonn (Alemania) han construido una máquina que constituye un motor giratorio capaz de desplazarse por encima de una superficie hacia una dirección concreta, escogida previamente.

Los motores biológicos son conjuntos de proteínas altamente complejas que generan movimiento lineal o rotativo, impulsado por energía química. En este caso, la energía está suministrada por la proteína ARN polimerasa T7, una polimerasa del bacteriófago T7 que cataliza la formación de ARN a partir del ADN en la dirección 5 '→ 3'.

Se han ensamblado motores sintéticos basados en nanoestructuras de ADN, diseños bio-híbridos o química orgánica sintética. Sin embargo, los motores de rueda biomiméticos que giran unidireccionalmente con unidades de rotor-estator que consumen energía química son difíciles de alcanzar.

En este artículo publicado en Nature, los científicos presentan una nanomáquina bio-híbrida que consiste en un estator catalítico que gira unidireccionalmente como una rueda de ADN entrelazada, impulsada por la hidrólisis de NTP. En una prueba preliminar, esta máquina recorrió unos 240 nanómetros.

El vehículo mide solo unos 30 nanómetros (millonésimas de milímetro). Los dos anillos se entrelazan como en una cadena. Un anillo adopta la función de una rueda, y el otro la mueve como un motor. El motor consiste en una ARN polimerasa de T7 modificada (T7RNAP-ZIF) unida a un nanoanillo de dsDNA (virus ADN bicatenario) que se encadena a una rueda de dsDNA giratoria rígida. El motor de la rueda produce transcripciones de ARN largas y repetitivas que permanecen unidas al motor y se utilizan para guiar su movimiento a lo largo de pistas de ADNs predefinidas dispuestas en un nanotubo de ADN.

La simplicidad del diseño hace que esta nanomáquina ambulante se adapte a otras nano arquitecturas biológicas, lo que facilita la construcción de estructuras bio-híbridas complejas que lograrían la locomoción impulsada por NTP.


Investigación original: A bio-hybrid DNA rotor–stator nanoengine that moves along predefined tracks. Julián Valero et al. Nature Nanotechnology (2018). doi:10.1038/s41565-018-0109-z